Trenje je sila, ki nasprotuje gibanju predmeta. Za zaustavitev premikajočega se predmeta mora sila delovati v nasprotni smeri od smeri gibanja. Na primer, če potisnete žogo, ki leži na tleh, se bo premaknila. Sila potiska ga premakne na drugo mesto. Postopoma se žoga upočasni in se ustavi. Sila, ki nasprotuje gibanju predmeta, se imenuje trenje. V naravi in v tehnologiji je ogromno primerov uporabe te sile.
Vrste trenja
Obstajajo različne vrste trenja:
Rezilo drsalke, ki se premika po ledu, je primer zdrsa. Ko se drsalec premika po drsališču, se spodnji del drsalk dotika tal. Vir trenja je stik med površino rezila in ledom. Teža predmeta in vrsta površine, po kateri se premika, določatakoličina zdrsa (trenja) med dvema predmetoma. Težki predmet izvaja večji pritisk na površino, po kateri drsi, zato bo drsno trenje večje. Ker je trenje posledica privlačnih sil med površinami predmetov, je količina trenja odvisna od materialov dveh medsebojno delujočih predmetov. Poskusite drsati na gladkem jezeru in ugotovili boste, da bo veliko lažje kot drsati po grobi makadamski cesti
- Trenje mirovanja (kohezija) - sila, ki nastane med 2 kontaktnima telesoma in preprečuje nastanek gibanja. Na primer, če želite premakniti omaro, zabiti žebelj ali zavezati vezalke, morate premagati silo oprijema. V naravi in tehnologiji je veliko podobnih primerov trenja.
- Ko se vozite s kolesom, je stik med kolesom in cesto primer kotalnega trenja. Ko se predmet kotali po površini, je sila, potrebna za premagovanje kotalnega trenja, veliko manjša od sile, ki je potrebna za premagovanje zdrsa.
Kinetično trenje
Ko ste knjigo potisnili na mizo in se je premaknila za določeno razdaljo, je doživela trenje premikajočih se predmetov. Ta sila je znana kot kinetična sila trenja. Deluje na eno površino druge, ko se dve površini drgneta druga ob drugo, ker se ena ali obe površini premikata. Če na prvo knjigo postavite dodatne knjige, da povečate normalno silo, bo kinetična sila trenjapovečaj.
Obstaja naslednja formula: Ftrenje=ΜFn. Sila kinetičnega trenja je enaka zmnožku koeficienta kinetičnega trenja in normalne sile. Med tema dvema silama obstaja linearna povezava. Koeficient kinetičnega trenja povezuje silo trenja z normalno silo. Ker je sila, je enota za njeno merjenje Newton.
Statično trenje
Predstavljajte si, da poskušate potisniti kavč po tleh. Z malo silo ga pritisneš, a se ne premakne. Sila statičnega trenja deluje kot odziv na silo in poskuša povzročiti premikanje mirujočega predmeta. Če te sile na predmet ni, je sila statičnega trenja enaka nič. Če obstaja sila, ki poskuša povzročiti premik, se bo druga povečala na največjo vrednost, preden je premagana, in gibanje se bo začelo.
Formula za ta pogled: Ftrenje=ΜsFn. Sila statičnega trenja je manjša ali enaka zmnožku koeficienta statičnega trenja Μ (s) in normalne sile F (n). V primeru kavča največja statična sila trenja uravnoteži silo osebe, ki jo potiska, dokler se kavč ne začne premikati.
Merjenje koeficientov trenja
Kaj določa silo trenja? V naravi in tehnologiji imajo določeno vlogo materiali, iz katerih so izdelane površine. Predstavljajte si na primer, da poskušate igrati košarko, medtem ko nosite nogavice namesto športnih čevljev. Lahkobistveno poslabša vaše možnosti za zmago. Čevelj pomaga zagotoviti moč, potrebno za zaviranje in hitro spreminjanje smeri med tekom po površini. Med vašimi čevlji in košarkarskim igriščem je več trenja kot med vašimi nogavicami in poliranim lesenim podom.
Različni koeficienti kažejo, kako enostavno lahko en predmet drsi čez drugega. Njihove natančne meritve so precej občutljive na površinske razmere in so določene eksperimentalno. Mokre površine se obnašajo zelo drugače kot suhe površine.
Fizika: sila trenja v naravi in tehnologiji
Ves čas doživljate trenja in veseli bi morali biti, da je to mogoče. Prav ta sila pomaga ohranjati nepremične predmete na mestu in človek med hojo ne pade. Kaj je trenje? V naravi in tehnologiji je primere najti na vsakem koraku. Morda se tega ne zavedate, a to moč že zelo dobro poznate. Pojavlja se v nasprotni smeri gibanja in zaradi tega je sila, ki vpliva na gibanje predmetov.
Ko premaknete škatlo po tleh, deluje trenje proti škatli v nasprotni smeri škatle. Ko hodite po gori, trenje deluje proti vašemu gibanju navzdol. Ko zategnete zavore v avtomobilu in se nekaj časa premikate, trenje deluje v nasprotni smeri drsenja, kar pomaga sčasoma popolnoma ustaviti zdrs.
Ko se dva predmeta "drgneta" drug ob drugega, se postavijo sileprivlačnost med molekulami predmetov, kar povzroča trenje. V naravi in tehnologiji se lahko pojavi med skoraj vsemi fazami snovi - trdnimi snovmi, tekočinami in plini. Trenje se pojavi med dvema predmetoma, kot sta škatla in tla, lahko pa se pojavi tudi med ribami in vodo, v kateri plavajo, in predmeti, ki padajo v zrak. Trenje zaradi zraka ima posebno ime: zračni upor.
Vloga trenja v naravi, tehnologiji, življenju
Trenje je sestavni del človeške izkušnje. Za hojo, stojanje, delo in vožnjo potrebujemo oprijem. Hkrati potrebujemo energijo, da premagamo upor proti gibanju, zato preveliko trenje zahteva odvečno energijo za opravljanje dela, kar ima za posledico neučinkovitost. V 21. stoletju se človeštvo sooča z dvojnimi izzivi pomanjkanja energije in globalnega segrevanja zaradi sežiganja fosilnih goriv. Tako je sposobnost nadzora trenja postala glavna prednostna naloga v današnjem svetu, vendar mnogi še vedno ne razumejo temeljne narave trenja.
Trenja v naravi in tehnologiji (fizika) so bila vedno predmet radovednosti. Intenzivno preučevanje izvora te sile se je začelo v 16. stoletju po pionirskem delu Leonarda da Vincija. Vendar pa je napredek pri razumevanju njegove narave počasen, ovira pa ga pomanjkanje instrumenta za natančno merjenje. Iznajdljivi poskusi, ki so jih izvedli znanstvenik Coulomb in drugi, so zagotovili pomembne informacije, ki so postavile temelje za razumevanje. Začetek v poznih 1800-ih in zgodnjihV 1900-ih so se pojavili parni stroji, lokomotive in nato letala. Poleg tega raziskovanje vesolja zahteva jasno razumevanje trenja in sposobnost nadzora nad njim.
Pomemben napredek pri uporabi in nadzoru trenja v naravni tehnologiji v vsakdanjem življenju je bil dosežen s poskusi in napakami. Na začetku 21. stoletja se je zaradi uporabe nanotehnologij pojavila nova dimenzija trenja v nano-skali. Človeško razumevanje atomskega in molekularnega trenja se hitro širi. Danes energetska učinkovitost in proizvodnja obnovljive energije zahtevata takojšnjo pozornost, saj si znanost prizadeva zmanjšati emisije ogljika. Sposobnost nadzora trenja postane pomemben korak pri iskanju trajnostnih tehnologij. To je kazalnik energetske učinkovitosti. Če je mogoče zmanjšati nepotrebne izgube energije in povečati trenutno energetsko učinkovitost, bo to dalo čas za razvoj alternativnih virov energije.
Primeri trenja v življenju
Trenje je uporovna sila. Z uporabo določene sile ovira gibanje drugega predmeta. Toda od kod ta moč? Najprej ga je vredno začeti obravnavati z molekularne ravni. Trenje, ki ga vidimo v vsakdanjem življenju, je lahko posledica hrapavosti površine. To je tisto, kar so znanstveniki dolgo verjeli kot glavni razlog za njegov videz.
Najenostavnejši primeri trenja v naravi in tehnologiji so naslednji:
- Pri hoji silo trenjavpliva na podplat, nam daje priložnost, da gremo naprej.
- Lestev, naslonjena na steno, ne pade na tla.
- Ljudje si zavezujejo vezalke.
- Brez sile trenja avtomobili ne bi mogli voziti ne samo navkreber, ampak tudi po ravni cesti.
- V naravi pomaga živalim plezati po drevesih.
Teh točk je veliko, obstajajo tudi primeri, ko ta sila, nasprotno, lahko moti. Na primer, za zmanjšanje trenja ribe dobijo posebno mazivo, zahvaljujoč kateremu se lahko, poleg poenostavljene oblike telesa, gladko premikajo v vodi.
